[發明專利]一種集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置

有效

• 申請號: 201310688296.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103647483A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 梁嘉寧;徐國卿;蹇林旎;李衛民;常明
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02J7/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 寇海俠

技術領域

本發明涉及一種供電和充電的功率變換裝置，具體地說是一種集成了開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置。

背景技術

開關磁阻電機是一種新型調速電機，調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點，是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統的最新一代無極調速系統。現有技術中開關磁阻電機的驅動電路，主要包括直流電源、直流電容、N相電機繞組、上部的開關器件、下部的開關器件，上部的續流二極管以及下部的續流二極管。上述的直流電容主要作用是給整流電路或電池提供緩沖，穩定直流母線電壓。N相電機繞組通過開關器件和續流二極管并聯到直流母線上。上述的上部的開關器件和下部的續流二極管連接到相電機繞組一端，上述的下部開關器件和下部的續流二極管連接到相電機繞組的另一端。

上述的開關磁阻電機驅動電路廣泛應用在家庭、工業和車輛上。傳統地，基于開關磁阻電機的移動式電機系統裝備有向直流變換器傳遞DC電流的蓄電池，該直流變換器將該DC電流變換為所需的電流使得可以對開關磁阻電機供電，該電動發動機確保該系統的運行。為確保這些蓄電池的再充電，需要在電路中裝備包括AC/DC轉換器的充電設備使得可以整流來自電網的AC電力以充電這些電池。此外，該設備也要利用DC-DC轉換器，用于將輸出的電壓電平適配于這些電池的電壓電平。由于這些充電設備需要電源控制器和充電相關的電子元器件，還需要散熱相關的散熱器，導致該設備結構復雜且成本較高。

如中國專利文獻CN201956913U中，公開了一種集成開關磁阻電機驅動和充電變換裝置，包括儲能模塊和與所述儲能模塊串聯的驅動模塊，還包括整流模塊和控制模塊，控制模塊分別與所述儲能模塊、驅動模塊和整流模塊連接，并根據預設程序控制整流模塊的工作，根據不同電壓制式來控制輸出電壓，實現在放電時對設備進行對外供電，在不對外供電時對儲能裝置進行充電。該方案中的優點是每相電機繞組的驅動都可以構建一個獨立充電器。因此這個方案的充電總功率是多相電機繞組充電功率的總和。但是它的電機繞組和非對稱半橋驅動電路只充當充電器電路中的升壓電路部分。所以要完成充電器的功能時，該方案需要在原有的開關磁阻電機變換器增加一些器件，這些器件包括將整流橋，二極管和開關器件等器件，不僅使得電路的機構更加復雜，而且增加了系統的成本。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中的開關磁阻電機的驅動和充電變換裝置，充電時需要增加其他器件，結構復雜，成本高，從而提出一種無需增加另外整流器件和開關器件通過復用實現的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置。

為解決上述技術問題，本發明的提供一種集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，包括至少三相電機繞組，在每相電機繞組處形成一個不對稱半橋電路，所述不對稱半橋電路包括：一相電機繞組，所述電機繞組的一端與第一電力電子開關器件的第一電極和第一二極管的陰極連接，另一端與第二電力電子開關器件的第二電極和第二二極管的陽極連接，且第一電力電子開關器件的第二電極與第二二極管的陰極連接，第二電力電子開關器件的第一電極與第一二極管的陽極連接；每個電機繞組形成的不對稱半橋電路并聯設置在儲能模塊的兩端，穩壓電容與所述不對稱半橋電路并聯，在儲能模塊的兩端并聯設置有充電電容，交流電網的兩根輸出線分別與兩個不對稱半橋電路的第一電力電子開關器件的第一電極連接；在另外的至少一個不對稱半橋電路中，在其第一電力電子開關器件的第二電極與第二二極管的陰極之間設置有開關部件，所述穩壓電容和充電電容分別位于所述開關部件的兩側。

所述的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，驅動模式下，交流電網通過電網接口斷開且開關部件閉合；充電模式下，交流電網通過電網接口連接且開關部件斷開。

所述的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，所述開關部件為接觸器開關或雙向導通電力電子模塊。

所述的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，還包括鎖定結構，充電時通過所述鎖定結構把轉子固定。

所述的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，充電時將所述轉子固定在設置接觸器開關的電機繞組所對應的電機相的定子極中心線與轉子極中心線相互重合的位置。

所述的集成開關磁阻電機驅動和電池充電的功率變換裝置，所述電力電子開關器件并聯設置有二極管；所述電力電子開關器件為IGBT，所述第一電極為發射極，所述第二電極為集電極；或所述電力電子開關器件為MOSFET，所述第一電極為源極，所述第二電極為漏極。